氮磷钾肥不同施用配比对玉米产量的影响

向小 张清杰

摘 要 目的：研究不同氮、磷、鉀肥料施用配比对玉米产量的影响。方法：综合采用多元回归分析方法与模拟寻优分析方法，在广州市增城喜农农业种植专业合作社所属的玉米种植区块开展大田小区试验。结果：氮磷钾最优的施用配比为N 42.85 kg·hm-2、KH2PO4 53.83 kg·hm-2、（NH4）3PO4·3H2O 181.33 kg·hm-2，产量将达到12 358.06 kg·hm-2。

钾肥、磷肥、氮肥以及玉米产量的最优配比区间分别为179.3～183.44 kg·hm-2、52.39～55.42 kg·hm-2、40.9～43.8 kg·hm-2、12 338.18～12 386.08 kg·hm-2。结论：施肥配比下的玉米增产最高。在单因子施肥效应中，钾肥施肥量与玉米产量间具有正向关联关系。磷肥与氮肥施肥量在短期内可促进玉米产量增加，但在长期则表现出边际作用递减。在两因子间作效应中，氮钾、钾磷间作能够提升玉米产量，氮磷间作对玉米产量具有显著的抑制作用。

关键词 施肥配比;玉米产量;田间试验

中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.007

玉米作为仅次于小麦、水稻的第三大粮食作物，对于调节我国粮食总产量、促进“粮、经、饲”兼用协调种植发展的意义重大。虽然我国当前玉米种植的保有量稳步增长，但单位生产力水平仍在低位徘徊，增产增量已成为玉米产业发展的首要任务[1]。特别是在南方地区，玉米多种植在砖红壤、赤红壤等土壤肥力不足的区域，因此制定科学合理的施肥配比是稳定玉米产量的重要前置条件。当前关于玉米施肥的研究多侧重于分析单种或两种肥料混施条件下产量波动情况，较少采用多元统计方法对多种肥料配方施肥效果进行研究。基于此，研究了不同氮磷钾施肥配比技术在广州市增城区玉米产区的应用，结合理论优化与计算机模拟寻优方法探寻可引致玉米产量最高的氮磷钾施肥配比，为优化该区域玉米高产施肥技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广州市增城喜农农业种植专业合作社，地理位置为北纬23°15′48.97″、东经113°48′20.76″，属亚热带季风气候。试验地土壤类型为砖红壤性红壤，测试土壤的理化性状与肥力状况如表1所示。

1.2 试验材料

参试玉米样品为广甜3号，氮肥为尿素（广州巨民化工有限公司生产，氮含量在成品各类元素中占比大于等于46%），钾肥为磷酸二氢钾（青海盐湖钾肥股份有限公司生产，磷酸二氢钾在成品各类元素中占比大于等于16%），磷肥为磷酸铵（广州洁珑化工有限公司生产，磷酸铵在成品各类元素中占比大于等于50%）

1.3 试验方法

依据“3414”测土配方施肥技术规范来设计试验实施方案[2]，如表2所示。本次试验共设置4个平行处理区，56个随机区组方式排列的小区（每个小区面积≤

20 m2）。2018年7月20日播种，每个小区播种量规模为28～35 g。采用沟施方式分三次施肥，将1/4氮磷钾肥作为种肥，待到第一次与第二次收割后分别施入3/8。分别于2018年8月10日、8月15日、8月30日进行三次收割。

1.4 试验设计

1.4.1 土壤样品采集

采用土钻方法在0～40 cm、40～70 cm的土壤深度区间内获取土壤样品，遵循S型取土轨迹在大田小区内选取8个样点取土以合成1个混合土样（质量为1 kg）。

1.4.2 指标测定

1）土壤养分测定。采用半微量克氏法测定全氮、采用氢氧化钠熔融法测定全钾、采用ICP-AES光谱分析方法测定全磷、采用直接电位滴定法测定有机质、采用塑料密封盒-滴定法测定碱解氮、采用原子吸收分光光度计测定速效钾、采用比色法测定土壤速效磷[3]。

2）玉米产量测定。在每茬玉米的初花期首个大田小区内全部参试样本，留茬高度≤5 cm，玉米产量的计算公式为：实际产量=667 m2株数×空秆率×穗粒数×千粒质量。

2 结果与分析

2.1 不同施肥配比对玉米产量的影响

从表3可知，P2K1N1施肥处理可获得较高的玉米产量，其增产率高达27.96%。P0K2N2施肥处理对于玉米的增产效果最低，其增产率仅为7.3%。对玉米产量进行全信息模型分析后发现，模型整体拟合度R2为0.94，P值为0.054。因此可对模型进行三元二次方程拟合，如

式（1）所示：

Y=9253.3337+14.9106P-5.398K+41.9683N-0.0315P2-0.1345K2-0.4352N2+0.0743PK-0.0755PN+0.1541KN（1）

对式（1）进行偏导数计算后，可得式（2）～（4）：

对式（2）～（4）进行求解后可得到产量最大施肥量为：（NH4）3PO43H2O=285.93 kg·hm-2，KH2PO4=80.41 kg·hm-2，N=37.64 kg·hm-2。经济最佳施肥量为：（NH4）3PO43H2O=253.56kg·hm-2，KH2PO4=

69.46 kg·hm-2，N=37.36 kg·hm-2。在此施肥配比下的玉米产量为11 934.83 kg·hm-2[（NH4）3PO43H2O=1.6元/kg，KH2PO4=4 元/kg，N=2元/kg]。

2.2 产量模拟寻优分析

玉米产量全信息模型的整体拟合度虽高于85%，但P值低于标准值（0.06），因此需对产量进行模拟寻优分析。将对表3中的14个施肥处理玉米产量进行期望分析所得到的数值作为最优施肥处理组合临界值，即产量≥

109 18 kg/hm2為最优施肥处理组合。在以0.2个步长区间进行模拟寻优后共得到4 096个施肥配比方案，通过计算机模拟寻优后发现满足临界值条件的最优方案有1 678个，如表4所示。其中磷、钾、氮最优编码均值分别为1.43、2.19、1.41，与之对应的施肥量为53.83 kg·hm-2、181.33 kg·hm-2、42.85 kg·hm-2，产量将达到12 358.06 kg·hm-2。

2.3 单因素肥料效应分析

借鉴付柱平[4]的研究，将任意两因素的编码值固定在2水平，可求得另一因素的肥料效应。以处理2、3、6、11的因素编码值为基准，可求得在“中钾中氮”水平下磷肥的肥料效应。以处理4～7的因素编码值为基础，可求得在“中磷中氮”水平下钾肥的肥料效应。以处理8、9、6、11的因素编码值为基准，可求得在“中磷中钾”水平下氮肥的肥料效应。三种肥料对玉米产量的肥料效应如图1所示。可见，钾肥施肥量与玉米产量间具有正向关联关系。磷肥与氮肥施肥量在短期内可促进玉米产量增加，但在长期则表现出边际作用递减。

2.4 两因素肥料交互效应分析

仍将氮磷钾三因素中任意因素固定在2水平下，求得其余因素间的交互效应。

1）将钾因素固定在2水平，建立以2水平钾为基础的氮磷二元二次肥料效应回归方程为：Y=11 080.919 7+4.658 1P+26.760 2N-0.156 9P2-0.470 0N2+0.255 7PN

（R2=97），如图2所示。可知氮磷对玉米产量的交互效应面呈现出马鞍形，即氮磷间作对玉米产量具有显著的抑制作用：随着氮磷施肥量的增加，玉米产量呈现出先增后减的趋势。

2）将磷因素固定在2水平，建立以2水平磷为基础的氮钾二元二次肥料效应回归方程为：Y=9 179.651 5

+12.285 4K+30.986 8N-0.022 2K2-0.363 7N2+0.024 9KN（R2=89），如图3所示。可知，氮钾因素对玉米产量具有一定的促进作用：玉米产量随着氮、钾肥料施用量的增加呈现出先快速上涨而后轻度回落的发展态势。但总体而言，氮钾间作对玉米产量具有正向显著的促进作用。

3）将氮因素固定在2水平，建立以2水平氮为基础的磷钾二元二次肥料效应回归方程为：Y=11.809.3949-1.450 6P-

25.970 9K-0.017 7P2-0.020 3K2+0.186 6PK（R2=87）。

如图4所示。可知，磷钾因素对玉米增产的促进作用较为显著：随着磷钾施肥量的增加，玉米产量总体呈现出逐渐上涨的趋势。且在“高钾肥、高氮肥”施用配比情况下，玉米产量达到峰值。

3 讨论

试验结果发现，肥料配施对玉米产量的影响绝非是单个肥料因素效应的简单叠加，而是不同肥料元素间交互作用结果。其中氮钾、钾磷间作能够提升玉米产量，而氮磷间作的施肥效应则相反。导致这一结果的原因可能在于玉米的种植性状与供试土壤的肥力差异。玉米是喜钾作物，钾肥对玉米增产具有恒定积极的效用[5]。但在玉米抽穗初期且未形成根瘤菌时，少许的氮磷肥料间作施用不仅可显著增强作物的固氮能力，亦可直接促进根瘤菌生长。加之供试土壤的全钾、速效钾含量均低于全国第三次土壤普查所统计的全钾含量标准，故此时采用氮磷间作或氮肥、磷肥单配施手段在远期均无助于玉米增产。

1）在广州市增城区施肥可有效增加玉米产量，增产幅度为7.3%～27.96%。其中对玉米增产具有显著促进效用的施肥处理是P2K1N1，对玉米增产影响程度最弱的施肥处理为P0K2N2。

2）从在氮磷钾肥混施条件下的两因子间作效应实证分析结果来看，氮钾、钾磷间作对玉米产量具有正向显著的促进作用，而氮磷间作的肥料效应则为负。从在氮磷钾肥混施条件下的单因子效应实证分析结果来看，玉米产量随着钾肥施肥量的增加而增加，随着氮、磷肥施用量的增加先增加而后回落。

3）在广州市增城区玉米生产最优的施肥配比为N 42.85 kg·hm-2、KH2PO4 53.83 kg·hm-2、（NH4）3PO4·3H2O 181.33kg·hm-2，钾肥、磷肥、氮肥的最优配比区间为179.3～183.44 kg·hm-2、52.39～55.42 kg·hm-2、40.9～

43.8 kg·hm-2，产量区间为12 338.18～12 386.08 kg·hm-2。

参考文献：

[1] 史桂清.氮磷钾施用方式对夏玉米植株、产量和土壤养分的影响[J].中国农学通报，2019（4）：23-30.

[2] 李旭.基于“3414”试验设计的玉米氮、磷、钾效应研究[J].吉林农业，2019（1）：62-63.

[3] 王仲.2017年江苏邳州市测土配方施肥玉米氮磷钾利用率试验[J].农业工程技术，2018（10）：12-13.

[4] 付柱平.高寒山区杂交玉米氮磷钾养分测土配方施肥肥料效应研究[J].南方农业，2018（9）：191-193.

[5] 栗九宝.氮磷钾不同配方施肥对旱地玉米产量的影响研究[J].乡村科技，2018（6）：91-92.

（责任编辑：刘昀）